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Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchfolien od. dgl. aus thermoplastischen
Massen Bei der Herstellung von Kunststoffolien in Schlauchform aus thermoplastischer
Masse, beispielsweise aus Polyäthylen, die im kontinuierlichen Verfahren auf sogenannten
Schneckenspritzpressen hergestellt werden, wird nach bekanntem Verfahren durchweg
in der Weise gearbeitet, daß das im hochplastischen und beinahe flüssigen Zustand
befindliche Kunststoffmaterial durch eine an der Ausmündung der Schneckenspritzmaschine
vorgesehene, entsprechend geformte Ringdüse in Form eines Schlauches fortlaufend
nach außen gefördert wird. Dieser Schlauch weist nach dem Verlassen der Ringdüse
einen an sich verhältnismäßig geringen Durchmesser auf, wird aber im weiteren Verlauf
auf einen gewünschten größeren Durchmesser zu einer Schlauchfolie aufgeweitet, anschließend
von der runden Querschnittsform in eine ganz flach zusammen gequetschte Schlauchform
übergeführt und dann in dieser Form zum Aufwickeln gebracht.
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Zur Aufweitung des in solchem Stadium noch hochplastischen, mehr
oder weniger zähflüssigen Kunststoffschlauches bedient man sich, wie bekannt, des
Aufbaues einer im Schlauchinneren befindlichen Druckluftsäule. Dieses sogenannte
Blasfolienverfahren gestattet aber nicht, eine wirklich gleichmäßige Quer-und Längsverstreckung
der Schlauchfolie durchzuführen.
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Es ist bekannt, daß durch eine Längs- und Querverstreckung einer
Folie in einem bestimmten Temperaturbereich eine Molekülorientierung stattfindet,
durch welche erhebliche Qualitätsverbesserungen, wie die einer wesentlichen Erhöhung
der Festigkeit und Elastizitätsverbesserung, erreicht werden. So erhält man bei
unverstreckten Folien je nach den van Waalschen Kräften, die zwischen den Kettenmolekülen
wirksam sind, Folienfestigkeiten von etwa zwischen 2 und 8 kg/mm2. Die Folienfestigkeit
steigt in der Verstreckungsrichtung bei einer Reihe von Kunststoffen auf 15 bis
20 kg/mm2 Also wird durch eine richtige Längs- und Querverstreckung eine sehr erhebliche
Festigkeitssteigerung erreicht. Beispielsweise wird damit bei der Polystyrolfolie
die Sprödigkeit beseitigt. Weiterhin wird durch die Längsstreckung eine in der letzten
Stufe höhere Abzugsgeschwindig keit und damit auch eine höhere Leistung erreicht.
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Das kann in bekannter Weise dadurch erreicht werden, daß die Aufweitung
des bei der Ringdüse austretenden Kunststoffschlauches auf einen gewünschten größeren
bzw. großen Durchmesser durch eine innerhalb der ausgespritzten Schlauchfolie angel
ordnete mechanische Aufweiteeinrichtung herbeigeführt wird wobei erforderlichenfalls
der im hochplastischen oder zähflüssigen Zustand aus derRingdüse kommende Kunststoffschlauch
der in diesem Zustand noch sehr heiß ist ehe er der mechanischen Aufwei
tung zugeführt
wird, durch eine Kühlzone geleitet werden kann, die das Kunststoffmaterial abkühlt.
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[m weiteren Verlauf der bekannten Verfahren wird das so behandelte
Schlauchmaterial neben der auf mechanischem Wege erfolgenden Aufweitung gleichzeitig
auch durch Abziehen der Folie mittels der Aufwickelrolle mechanisch weiterbefördert,
um auf solche Weise eine möglichst konstant bleibende Wandstärke des auszuweitenden
Kunststoffschlauches zu erreichen.
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In gleicher Weise - wie beschrieben - kann das bekannte Verfahren
nicht nur für die Herstellung dünnwandiger Schlauchfolien, sondern auch für die
Herstellung von Rohren Anwendung finden, bei denen es sich darum handelt, von einem
kleineren Durchmesser an der Ringdüse der Schneckenspritzpresse ausgehend auf einen
größeren Durchmesser überzugehen.
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Die Überführung der runden Querschnittsform der aufgeweiteten Kunststoffschlauchfolie
in eine flache zusammengequetschte Schlauchquerschnittsfo,rm, die ein Aufwickeln
im fortlaufenden Zuge erleichtern soll, erfolgt ebenfalls zwangläufig auf mechanischem
Wege, und zwar durch eine an sich bekannte, gegen die Innenwandung der Kunststoffschlauchfolie
wirkende Spreizvorrichtung.
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Bei den bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von Schlauchfolien
erfolgt die Dehnung der aus einer Ringdüse ausgespritzten Schlauchfolie meistens
durch innerhalb des Schlauches befindliche drehbare Rollen, die entlang zwei oder
höchstens vier Mantelflächen des Schlauches angeordnet sind. Hierbei ergibt sich
eine über den Umfang ungleichmäßige Dehnung der Folie wodurch nicht nur die auf
diese Weise erzieibare
Folienbreite nach oben. sondern auch die
Foliendicke nach unten begrenzt wird. Diese ungleichmäßige Dehnung erfordert außerdem
eine verhältnismäßig geringe Temperatur des Kunststoffes am Austritt aus der Ringdüse,
weil sonst durch Überdehnung an ein zelnen Stellen eine Beschädigung eintritt. Erfahtrungsgemäß
sind aber die Festigkeitseigenschaften einer Folie am besten, wenn am Austritt aus
der Ringdüse eine verhältnismäßig hohe Temperatur herrscht. man hat versucht. die
Ungleichmäßigkeit der Dehnung durch über den Umfang verschieden starke Abkühlung
des aus der Ringdüse austretenden Schlauches herabzusetzen. Die hierdurch erzielbare
Verbesserung ist aber nur verhältnismäßig gering, bedingt häufigt Xeueinstellungen
der Vorrichtung und ist beim Kaltrecken, das bei verschiedenen Kunststoffsorten
zu besonders guten Festigkeitseigenschaften führt, überhaupt nicht anwendbar. Im
übrigen soll die Reckung auf einem bestimmten Abstand von der Spritzdüse möglichst
kurzzeitig erfolgen. damit die Temperatur des Kunststoffes möglichst genau innerhalb
des günstigsten Bereiches. der bei den meisten Kunststoffen etwa zwischen 90 und
1200 C beträgt, liegt.
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\gegen der an einzelnen Stellen besonders starken Reckung, die durch
die einzelnen Spreizrollen hervorgerufen wird, muß aber bei den bekannten Vorrichtungen
die Reckung mittels einer ganzen Reihe von immer weiter auseinander liegenden Rollengruppen
erfolgen, die sich über einen verhältnismäßig großen Längenbereich erstrecken, wodurch
die Einhaltung des gewünschten Temperaturbereiches praktisch unmöglich ist. Da die
Folien gerade im Bereich der Rollen gekühlt werden müssen, um ein Festkleben an
den Rollen und eine übermäßige Dehnung zu vermeiden, hinterlassen die Rollen auf
der fertigen Folie Eindrücke, so daß von den beiden Rändern der Folie verhältnismäßig
breite Abfallstreifen abgeschnitten werden müssen.
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Die in Umfangsrichtung ungleichmäßige Reckung hat auch zur Folge.
daß die durch Voreilen der Abzugsrolle erzielte Axialreckung ebenfalls ungleichmäßig
ist. Hierdurch wird die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des Fertigproduktes noch
weiter verschlechtert.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Ausübung
des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Schlauchfolien od. dgl. mit Hilfe einer
die Schlauchfolie ausspritzenden Ringdüse und einer innerhalb der ausgespritzten
Schlauchfolie angeordneten mechanischen Aufweiteeinrichtung, bei der die Nachteile
der bisher bekannten Aufweiteeinrichtungen vermieden sind.
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Erfindungsgemäß besteht die Aufweiteeinrichtung aus einem oder mehreren
unter gegenseitigem Abstand übereinander koaxial zur Schlauchfolie liegenden, um
ihre Ringquerschnittsachse drehbaren Hohlringen.
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Die erfindungsgemäße Aufweiteeinrichtung bewirkt einen über den gesamten
Folienumfang genau gleichmäßigen Abzug der Folie von der Ringdüse und eine genau
gleichmäßige Umfangsreckung über den ge samten Umfang. Bei Verwendung nur eines
Hohlringes kann die Axialreckung in der üblichen Weise durch Voreilen der Abzugsrollen,
bei Verwendung mehrerer Hohlringe durch voreilenden Antrieb des in Bewegungsrichtung
der Folie jeweils folgenden Ringes gegenüber dem vorhergehenden Ring erzeugt werden.
In beiden Fällen ist auch die Axialreckung der Folie über deren Umfang absolut gleichmäßig.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet daher die Erzielung erheblich
größerer Folienbreiten und ge
ringerer Foliendicken; sie ist auch bei der Kalrreckung
in sehr vorteilhafter Weise anwendbar. Die Reckung kann in einem ganz bestimmten
Abstand von der Düse und genau innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches erfolgen.
Am Austritt der Ringdüse kann der Kunststoff infolge des sehr gleichmäßigen Abzuges
eine wesentlich höhere Temperatur aufweisen als bei bekannten Vorrichtungen, was
zu besseren Festigkeitseigenschaften der fertigen Folie führt. Der Abfall bei der
Folienerzeugung ist praktisch gleich Null, weil die Folien, falls Bänder hergestellt
werden sollen, nur aufgeschlitzt werden müssen. Die erzielbare Folienbreite ist
infolgedessen gleich dem Gesamtumfang der fertig gereckten Schlauchfolie, während
sie bei den bekannten Vorrichtungen um die doppelte Breite der abzuschneidenden
Randstreifen kleiner ist als der halbe Schlauenumfang.
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Die Hohlringe der erfindungsgemäßen Aufweiteeinrichtung können aus
einer Vielzahl von auf Ringwellen drehbar gelagerten Führungsrollen bestehen, die
vorzugsweise von Schlauchringen ans Gummi oder ähnlichen biegsamen Materialien umschlossen
sind.
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Die Schlauchringe können durch gegen ihren Außenumfang wirkende Reibräder
drehbar sein.
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Ebenso können auch auf den Umfang der Schlauchringe oder auf die
Ringwellen in radialer Richtung der Hohlringe vorzugsweise über angetriebene Rollen
verlaufende endlose Riemenzüge wirken, wobei die Ringwellen in diesem Fall mit den
Schlauchringen gekuppelt sind.
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Die Riemenzüge können auch als keilförmige Riemenzüge in eine Keilnut
einer mit den beiden Enden einer Unterbrechung des Schlauchringes gekuppelten Rolle
eingreifen.
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Die Hohlringe und Schlauchringe können auch in Teilstücke aufgeteilt
sein, wobei jedes Teilstück vorteilhaft für sich um seine Ringquerschnittsachse
drehbar angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedes Teilstück der Schlauchringe mit einem
Kegelrad gekuppelt, das mit einem gemeinsamen Zahnkranz kämmt. Weiterhin können
auch unter Wegfall des Schlauchringes einzelne der in diesem Fall untereinander
gekuppelten und entsprechend ausgebildeten Führungsrollen über die keilförmigen
Riemenzüge drehbar sein.
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Der Drehantrieb der Hohlringe erfolgt von außen her über eine Antriebswelle,
die durch die Ringdüse bis in die Achse der ausgespritzten Schlauchfolie hineinragt.
Dabei ist die Antriebswelle von einem die Hohlringe tragenden Rohr umschlossen,
das in vertikaler Richtung verstellbar ist. Vorteilhaft nimmt der Durchmesser der
Hohlringe und ihre Drehgeschwindigkeit in der Abzugsrichtung der Schlauchfolie zu.
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Am unteren Ende des die Hohlringe tragenden Rohres ist eine an sich
bekannte, aus auseinanderspreizbaren, mit runden Scheiben gegen die Innenwand der
Schlauchfolie wirkenden Armen bestehende, die Schlauchfolie aus der kreisrunden
in eine flachgecluetschte Querschnittsform überführende Spreizeinrichtung vorgesehen,
wobei die beidseitigen letzten Scheiben als Trennmesser ausgebildet sein können.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung nach der Erfindung in mehreren
Ausftihrungsbeispielen schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht
der Vorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 einen
Hohlring im Querschnitt, Fig. 4 einen Grundriß zur Fig. 3, wobei ein Ausschnitt
des Hohlringes in einem Längsschnitt dargestellt ist,
Fig. 5 eine
andere Ausbildung eines Hohlringes bei einem Einzelteil im Schnitt, Fig. 6 im Grundriß
die Aufteilung des Hohiringes in beispielsweise drei Teilstücke und Fig. 7 schematisch
eine andere Form der Antriebsmöglichkeit der Hohlringe.
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Nach dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel ist 1 die Schneckenspritzpresse,
mit deren Kopfteil 2 die Ringdüse 3 verbunden ist. Kurz hinter der Ringdüse 3 befindet
sich eine Rohrleitung 4 od. dgl., durch welche im Bedarfsfall ein mehr oder weniger
kalter Luftstrom in Richtung auf die bei der Ringdüse 3 austretende Kunststoffschlauchfolie
5 gerichtet wird, um an dieser Stelle bedarfsweise eine Abkühlung des noch sehr
heißen Kunststoffmaterials zu ermöglichen.
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In das Innere der Kunststoffschlauchfolie 5 ragt durch die Ringdüse
3 der Schneckenpresse 1 hindurch ein Rohr 6. welches zur Aufnahme einer Welle 7
dient, die zum Zweck der Antriebsvermittlung das Rad 8 trägt, das über den Riemenzug
9 in Umlauf gesetzt werden kann. Das Rohr 6 ist vermittels des Rades 10, das in
eine Zahnung 11 des Rohres 6 eingreift, in der Höhe verstellbar. Auf dem Rohr 6
sind übereinander Aufweiteeinrichtungen 12 angeordnet, d.ie durch kleine Riemenzüge
13 angetrieben werden. Die Welle 7 geht nicht über das untere Ende des Rohres 6
hinaus. Am unteren Ende des Rohres 6 sind die Arme 6' angelenkt, die auseinandergespreizt
werden können. Die Arme 6' besitzen an ihrem Ende ein aus runden Scheiben 14 bestehendes
System, das gegen die Innenwandung der Kunststoffschlauchfolie 5 wirkt und diese
aus der kreisrunden Querschnittsform in eine flachgequetschte Querschnittsform überführt.
In dieser flachgequetschten Form wird die Kunststoffschlauchfolie 5 von den Rollen
15 der Abzugsvorrichtung übernommen und gelangt im weiteren Verlauf auf die Vorratsrolle
16. Gegebenenfalls können die beidseitig letzten Scheiben 14 als Trennmesser ausgebildet
sein.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine der Aufweiteeinrichtungen 12 zum Teil
im Schnitt gezeigt. Die Aufweiteeinrichtung 12 besteht im wesentlichen aus einem
Schlauchring 20 aus Gummi, der eine Ringwelle 21 umschließt. Auf dieser Ringwelle
21 sind hintereinander eine Vielzahl von Führungsrollen 22 gelagert, auf deren Umfang
die Innenwand des Schlauchringes 20 aufliegt. Wird diesem Schlauchring 20 an einer
oder mehreren Stellen z.B. durch Reihräder 23, die gegen den Außenumfang des Ringquerschnittes
wirken, eine Drehbewegung um die Ringwelle 21 an einer oder mehreren Stellen vermittelt,
so dreht sich der Schlauchring 20 um sich selbst; dabei wirkt er in erster Linie
fördernd auf die Innenwandung der Schlauchfolie 5. Die Reibräder 23 können ebensogut
als Stützorgane wirken, und die Vermittlung des Verdrehens des Schlauchringes 20
kann leicht auch auf andere Weise erfolgen, wie in Fig. 3 gezeigt. Nach diesem Beispiel
weist der Schlauchring 20 eine Unterbrechung 28 auf, deren beide Enden mit einer
Rolle 29 gekuppelt sind, die im Umfang eine Keilnut 30 besitzt. In diese Keilnut
greift ein keilförmiger Riemenzug 31 ein, der so geführt werden kann, wie in Fig.
7 dargestellt ist.
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Nach einem anderen Beispiel, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, kann der
Schlauchring 20 auch in Wegfall kommen, indem die Führungsrollen 22 o auf der gemeinsamen
Ringwelle 21 miteinander gekuppelt sind und einzelne dieser mit Keilnuten 30 versehenen
Führungsrollen 22 a über die keilförmigen Riemenzüge 31 drehbar sind.
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Nach dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel ist der Hohlring 12 mit
dem Schlauchring 20, die nach Fig. einen in sich geschlossenen Umfang zeigen und
ein Ganzes bilden, in drei Teilstiicke 12a bzw. 20a aufgeteilt. Auch in diesem Fall
verläuft durch jedes dieser Teilstücke 20a eine teilringförmig gebogene Welle 21
a, deren beide Enden fest mit einem Teil 24 verbunden sind, der an dem Rohr 6 Sitzt.
Das eine Ende des Teilstückes 20 a sitzt frei auf der Welle 21 a.
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Das andere Ende steht mit einem Kegelrad 25 in fester Verbindung,
das mit einem nicht dargestellten Zahnkranz kämmt. Die dem Kegel rad 25 vermittelte
Drehbewegung überträgt sich auf das Teilstück 20 a.
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Nach Fig. 7 kommt ein ebenfalls in sich geschlossener und ein Ganzes
bildender Schlrauchring 20 in Anwendung. Die Dreelibewegung auf dem Schlauchring
20 wird hier durch kleine Riemenzüge 26 vermittelt, die von einer der Rollen 27
ihren Antrieb haben. Diese Riemenzüge 26 wirken in ähnlicher Weise wie in Fig. 3
auf den Umfang des Schlauchringes 20 und vermitteln ihm eine drehende Bewegung.
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In gleicher Weise kann auch bei Kaltverformung plastischen Materials
verfahren werden.
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Gemäß weiterer vorteilhafter Verbesserung kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren, insbesondere bei der Kaltverformung plastischen Materials, in der Weise
vorgegangen werden, daß der Durchmesser der Aufweiteeinrichtungen in der Abzugsrichtung
des Kunststoffmaterials zunimmt, daß statt zweier Aufweiteeinrichtungen gegebenenfalls
noch mehrere vorgesehen sind und diese Aufweiteeinrichtungen mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit zum Zwecke des Streckens des Materials angetrieben werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchfolien
od. dgl. aus thermoplastischen Massen mit Hilfe einer die Schlauchfolie ausspritzenden
Ring düse und einer innerhalb der ausgespritzten Schlauchfolie angeordneten mechanischen
Aufweiteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweiteeinrichtung aus einem
oder mehreren unter gegenseitigem Abstand iibereinander koaxial zur Schlauchfolie
(5) liegenden, um ihre Ringquerschnittsachse drehbaren Hohlringen (12) besteht.